专利名称：一种合金叶片精锻过程中的模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及高温合金叶片精锻领域，特别涉及了无余量叶片用制坯模具挤杆模、 墩头模。
背景技术：
先进航空发动机压气机叶片制造过程中，由于压气机叶片的特点是大缘板、叶身型面薄、前后缘厚度小，叶片材料的合金化程度高，加之叶片配套加工的后续工序是冷辊轧工艺，对锻件的加工余量、尺寸精度和表面质量要求均很高，这些因素都增大了叶片锻造成型的难度，所以叶片锻造成型需采用新的工艺。由于带榫头叶片的结构、辊轧工艺和高温合金的特点，致使叶片榫头、过渡区和叶身型面三部分组织均勻性和晶粒粗大难于控制，现有技术中已有精密冷辊轧的高压压气机叶片制造方法，但其毛料成形方式、整个工艺路线还有待改进。
发明内容
本发明的目的通过采用挤杆、墩头、预锻、终锻工艺，特别通过制坯模具挤杆模、 墩头模的精密设计，实现叶片单面余量0. 3mnT0. 7mm的精锻，以满足冷辊轧工序对锻件加工余量、尺寸精度和表面质量的要求。本发明的技术方案本发明提供了一种合金叶片精锻过程中的模具，特别提供了一种挤杆模、墩头模；所述挤杆模包括顶杆1、顶杆导套2、垫块3、镶块4、挤压筒5、冲头6 ； 所述顶杆1与顶杆导套2配合；所述镶块4挤压端为喇叭形，角度α为60° 90° ；所述挤压筒5与镶块4轻压配合；所述冲头6与冲头夹持器配合；所述墩头模包括阳模10、阴模 20，所述阳模一端设有凹部11、另一端设有固定部12。本发明的有益效果通过采用制坯模具挤杆模、墩头模制坯，实现了叶片单面余量 0. 3mnT0. 7mm的精锻，满足了冷辊轧工序对锻件加工余量、尺寸精度和表面质量的要求，叶片叶身金属流线方向合理，提高了叶片的力学性能和使用性能。
图1是本发明实施例中挤杆模示意图。图2是本发明实施例中挤杆件示意图。图3是本发明实施例中墩头模的示意图，包括阳模仰视图、局部剖视图，阴模俯视图、A-A截面剖视图4是本发明实施例中墩头件示意图。
具体实施例方式下面结合附图1 4和实施例具体说明本发明的内容。如图1所示，挤杆模由顶杆1、顶杆导套2、垫块3、镶块4、挤压筒5、冲头6等组成。
本发明优选实施例中，顶杆1包括粗杆部分，其长度定义为Lw，所述粗杆部分与顶杆固定座7配合，顶杆1还包括细杆部分，与顶杆套筒2相配合；所述顶杆导套2设有小端， 其长度定义为Lx，所述顶杆导套2还设有大端，大端与垫块3相配合，本发明优选实施例中， 顶杆导套2的截面为T型。顶杆1顶出前在最低位置中，此时应使顶杆1头部进入顶杆导套内IOmm左右，确保顶杆1始终处在顶杆导套2内，顶杆1顶出时上升一个顶出行程&，到达最高位置，把毛坯杆部下端顶到挤压口(挤压筒5与镶块6配合形成)以上，确保挤杆毛坯顺利取出，此时还要保证模座的顶杆固定座7及顶杆1的粗杆部分不会碰到顶杆导套2，否则会导致顶杆1 折断或将挤压筒5连垫块3、顶杆导套2 —并顶出，因此顶杆1设计过程中需满足如下条件 Ld=Lg+30+10+Lw
Lu-S0-Lx-L0 > 10 其中，Ld—顶杆长度，mm ； Lg—挤杆毛坯杆部长度，mm; Lx —顶杆导套小端长度，mm; Lw—顶杆粗杆部分长度，mm;
Lu—模座长度(顶杆固定座7上表面到顶杆导套2粗端下表面)，mm ； Ltl一顶杆的粗杆部分在顶杆固定座以外的长度，mm ； & 一设备顶出行程。垫块3设于顶杆套筒2和挤压筒5之间，用于调整冲头6进入挤压筒5的深度， 从而控制挤杆后头部的长度；顶杆1、顶杆导套2和垫块3可选用40Cr5CrNiMO等抗冲击的材料，顶杆1硬度为HRC25-31，顶杆导套2和垫块3硬度为HRC33-38，垫块3内孔直径比热态毛坯杆部直径大0. 2mm 0. 4mm,顶杆导套2的内孔直径比热态毛坯直径大0. 3mm 0. 6mm,以防碰伤毛坯杆部，并保证顶杆1顺利通过，但间隙过大，顶料时毛坯杆部容易发生弯曲而卡在模具内，导致顶杆1折断，顶杆导套2长度比毛坯杆部最下端长40mm，其中 30mm是为毛坯杆部长度留出的调整量，IOmm是为保证顶杆1始终停留在顶杆导套2内预留的，垫块3、顶杆导套2大端与模座的装配间隙为单边0. 08mm-0. 12mm，顶杆直径比热态毛坯的直径小0. 5mmο镶块4挤压口上端采用喇叭形，角度α为60° 90°，若杆部直径固定，棒坯为细料时取小值，棒坯为粗料时取大值；镶块4挤压口的直径Cltl等于挤杆毛坯头部直径热态尺寸的中下限，直孔段通常取2mm 3mm，过小，挤压口易受损；过大，毛坯杆部易拉伤，而且顶料时，阻力较大，挤压口转接R要大，以减小金属流动阻力，一般取RlO左右；镶块4是挤杆的主要工作部分，要求耐磨，材料可先用W18CrJ,硬度HRC58-62。镶块4挤压口的下端是一个4°的喇叭形，喇叭形与镶块4底面的转接半径不宜太大，要保证镶块4底面有足够的受力面积，一般取R2底面边缘倒角0. 5X45° ；从所述挤压口到底面的距离大约等于镶块4外径Dtl的1/3，但不小于5mm，镶块4的总高度H根据以上所确定的各个尺寸即可得出，但不应小于30mm(对于较大坯料应更大)，因为如H太小，镶块 4与挤压筒5的紧配合面太小，容易在顶出时连镶块4 一起顶出，使挤压筒5内腔的配合面刮伤报废，喇叭口上端直径D1应为Dtl-O. 3mm，镶块工作表面应抛光至RaO. 8 μ m。挤压筒5和镶块4轻压配合，挤压筒5材料为4Cr5W2VSi，硬度HRC48-53。
冲头6用螺钉固定在上模座的冲头夹持器上，其余部分装在下模座及压力机底部的顶出装置内，冲头6由4Cr5W2VSi材料制成，硬度HRC53-58，冲头6与冲头夹持器之间用小间隙配合装配，再由螺钉坚固，冲头6与冲头夹持器的装配部分尺寸固定，这样可使冲头6固定端标准化，以达到互换目的，冲头夹持器与模座底板之间有精调垫块3，用以调整冲头6进入挤压筒5的深度，从而控制挤杆后头部的长度；冲头6工作端与挤压筒5保持 0. 05mm 0. IOmm的单边间隙，间隙过大，毛坯头部上端易出现倒向毛刺，冲头6下端面边缘保持尖边，若尖边出现倒角也会产生倒向毛刺。图2为本发明实施例中挤杆模挤出的挤杆件01的示意图。本发明实施例中合金叶片精锻过程挤杆、墩头、预锻、终锻，所述墩头过程采用墩头模，如图3所示，图中包括墩头模阳模10的仰视图、局部剖视图，阴模20的俯视图、A-A截面剖视图；所述阳模10 —端设有凹部11、另一端设有固定部12。图4为本发明实施例中墩头模墩出的墩头件02的示意图。镦头模的结构形式和装配关系与挤杆模相同，只是阴模20不再采用组合的形式 (挤杆模中镶块4与挤压筒5组合形成挤杆模的阴模)，改为整体的，各个部件的材料及其要求的硬度与挤杆模对应的部件也是相同的。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请范围；凡其他未脱离本发明所揭示的实质下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种合金叶片精锻过程中的模具，所述精锻过程包括挤杆、墩头、预锻、终锻；其特征在于所述模具为挤杆模，所述挤杆模包括顶杆(1)、顶杆导套(2)、垫块(3)、镶块(4)、挤压筒(5)、冲头(6)；所述顶杆(1)与顶杆导套(2)配合；所述镶块(4)与挤压筒(5)轻压配合。
2.根据求利要求1所述的合金叶片精锻过程中的模具，其特征在于所述镶块(4)挤压口为喇叭形，角度α为60° 90°。
3.一种合金叶片精锻过程中的模具，所述精锻过程包括挤杆、墩头、预锻、终锻；其特征在于所述模具为墩头模，所述墩头模包括阳模(10)、阴模(20)，所述阳模(10) —端设有凹部(11)、另一端设有固定部(12)。
全文摘要
本发明提供了一种合金叶片精锻过程中的模具，特别提供了一种挤杆模、墩头模；其特征在于所述挤杆模包括顶杆(1)、顶杆导套(2)、垫块(3)、镶块(4)、挤压筒(5)、冲头(6)；所述墩头模包括阳模(10)、阴模(20)。通过采用制坯模具挤杆模、墩头模制坯，实现了叶片单面余量0.3mm~0.7mm的精锻，满足了冷辊轧工序对锻件加工余量、尺寸精度和表面质量的要求，叶片叶身金属流线方向合理，提高了叶片的力学性能和使用性能。
文档编号B21J13/02GK102310154SQ201110279208
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者佗劲红, 关红, 崔树森, 汪大成, 郑渠英 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司